婴幼儿智能可穿戴服装设计研究

任峻瑶

（江南大学，江苏 无锡 214000）

我国婴幼儿意外伤害死亡率为发达国家的3~11倍，且呈上升趋势。其中，大部分的伤害都发生在家中。分析婴幼儿家庭意外伤害的类型发现，意外摔倒占90%以上[1]。婴幼儿安全问题引发社会各界人士的关注，婴幼儿服装作为服装系统中的特殊存在，从婴幼儿学步开始，家长就应注重婴幼儿服装的安全性。21世纪以来，数字化、移动互联网、人工智能技术日臻成熟，智能可穿戴服装在此轮变革中成为重要分支[2]。智能服装在一定程度上满足青年父母以及婴幼儿需求，且在如今的市场中占比越来越高。目前，针对婴幼儿智能服装的研究与设计大多是检测婴幼儿体温或所处环境的温度与湿度，虽有相关蓝牙定位，但缺少对婴幼儿成长安全方面的相关研究。本研究立足于婴幼儿成长安全问题，对婴幼儿智能可穿戴服装的结构、面料、色彩以及智能化技术进行分析，将智能技术和服装相结合，改善婴幼儿意外摔倒的成长安全问题，为婴幼儿服装设计提供新的思路[3]。

1 婴幼儿智能穿戴设计原则

婴幼儿皮肤稚嫩、体型轻盈，因此，设计婴幼儿服装时，更应注重服装的舒适性和安全性。

1.1 舒适性原则

设计婴幼儿服装时，应考虑智能电子元件的尺寸，避免影响婴幼儿的使用感，可使用亲水基团较多的面料，使婴幼儿皮肤始终保持清爽，缓解汗液造成的不适感。

1.2 安全性原则

设计婴幼儿服装时，可从机械安全和化学物质安全方面考虑，例如在头颈部设计绳带，避免拉链、亮片或珠子等较硬装饰物划伤婴幼儿。服装中的化学物质主要包括甲醛、邻苯二甲酸酯等，在一定程度上会威胁婴幼儿的生命健康。因此，在设计婴幼儿智能可穿戴服装时，应遵循国家规定的制定婴幼儿产品的安全技术规范。

2 婴幼儿智能服装设计分类

智能服装是指不仅能感知外部环境或内部状态的变化，还能通过反馈机制，实时做出反应的服装，是新型纺织材料与电子技术相结合的产物，如智能舒适塑形矫正衣能以智能温变的方式预防并缓解青年女性的驼背症状，放松肌肉，舒缓肌肉疲劳。本研究将婴幼儿智能服装分为3类：健康检测类、安全防护类以及辅助智能类。

2.1 健康检测类

美国乔治亚州科技学院研发的心率呼吸检测服具备实用的医学价值。研究人员将光导纤维织进布料中，以此检测穿着者的心跳和呼吸频率。健康检测类服装适用于运动员等对健康监测有需求的人群，运动员在训练中可以详细记录自身的身体状况。美国Textronics公司已经利用这种技术生产出多款能测量心率、呼吸、体温及血压等生命数据的贴身内衣和运动服。将该技术应用于婴幼儿服装设计中，即在服装中放入内置传感器，以此对婴幼儿身体相关数据进行监测。研究显示，健康检测类婴幼儿智能服装可满足监护人对服装功能性的需求，实现了科技与传统服装相结合。

2.2 安全防护类

防护型服装是指利用科技手段，在特殊环境对人体具有防护功能的服装[4]。生活中比较常见的有消防员的阻燃防护服、救生员的救生衣等具有一定安全性、保护性的服装。婴幼儿安全防护服是指保障婴幼儿生命安全的服装。如今，相关企业在生产婴幼儿服装时，大多会注重婴幼儿易摔倒部位的设计，如会在膝盖、脚踝、手肘等部位拼接高密度防护材料，以减少损伤。

2.3 辅助智能类

辅助智能类服装一般在培养婴幼儿某些能力或习惯上起到辅助性作用，例如基于Lumo健形元件技术的儿童矫姿背心设计，可以改善穿着者的不良姿态，具有科学性和安全性；还有辅助开发婴幼儿智力的益智类辅助智能类服装，通过对婴幼儿大脑发育特征的影响因子进行分析，了解如何将互动性设计、感官性设计与仿生设计相结合，达到对婴幼儿益智的辅助性效果。

3 婴幼儿智能可穿戴服装设计

3.1 结构设计

对于婴幼儿服装设计，应全面考虑穿脱方便、便于活动等因素，款式应以基础舒适为主，版型宽松，如打底衫、打底马甲等。这种设计具有以下优点：（1）满足了婴幼儿体型变化快的特点；（2）婴幼儿在活动时，服装容易被口水、尿便、食物弄脏，可适当降低清洁频率；（3）可替代传统打底衫，减轻婴幼儿穿戴压力；（4）打底衫、打底马甲作为服装单品，便于整体服装搭配，符合当代年轻父母的审美；（5）打底衫和打底马甲结构简单，方便和智能技术相结合。综上所述，打底衫、打底马甲是婴幼儿智能可穿戴服装款式设计的较优选择，此外，应适当减少服装的装饰，装饰过多会增加婴幼儿的穿戴压力并对婴幼儿成长安全产生危害。

婴幼儿的体型体态与成人差异较大，加上运动量的增加，导致婴幼儿从下肢开始变得发达接近四头身，四肢开始健壮，颈部逐渐成型，腹部凸出减小，肩部向外凸出，上下身比例接近1∶1，下肢更加发达[5]。因此，领部采用开肩圆领的设计，通过系带的方式，保证了婴幼儿的安全，提高了婴幼儿的穿戴舒适度，降低了家长帮忙穿戴的难度且适用于大部分婴幼儿。袖部的设计在婴幼儿服装设计中较为重要，考虑到婴幼儿的活动需求，可以设计成落肩袖，袖根做宽，袖口收紧，肩部拼接抗冲击材料，在婴幼儿意外摔倒时可以保护婴幼儿的肩部。

3.2 色彩设计

婴幼儿的心智尚未发育完全，环境对其影响较大。研究表明，婴幼儿最开始是通过颜色认识这个世界的。婴幼儿服装的色彩选择多以明朗色彩为主，明亮、饱和度高的色彩会带给婴幼儿愉悦的感受[6]。婴幼儿时期是孩童探索世界的重要时期，考虑到婴幼儿还不能控制自己的行动，应选择易发现污渍的浅色系面料，如选用淡黄色作为底色，再加入少量明亮的原色设计图案，既能满足年轻父母便于发现污渍的需求，又能对处于探索时期的婴幼儿起到有益身心的作用，还能将智能设备较完善地融入整体服装。

3.3 面料选择

婴幼儿皮肤细嫩，对外部环境敏感，因此，婴幼儿服装应采用柔软亲肤、防静电、抗电磁波等保护性功能面料[7]。牛奶纤维是新型高档纺织纤维，有较多亲水基团，具有优异的吸湿性，能很好地吸收婴幼儿因运动产生的汗液，保障婴幼儿皮肤达到舒适效果。同时，由于具有良好的耐酸耐碱性，相比其他天然纤维，牛奶纤维亲肤性更好，更绿色、更环保且吸色均匀不易褪色，耐日晒，汗渍色牢度高，高达80%的抑菌率能很好地满足婴幼儿对服装卫生安全的需求，防蛀防虫的性能减轻了年轻父母多次购买服装的经济压力。

4 智能技术设计

对于婴幼儿意外摔倒这一现象，仅仅依靠拼接抗冲击材料是不行的，除了拼接特殊面料以外，还需将近年来发展火热的人工智能科技融入其中，主要从智能防摔技术构造、安全气囊保护装置设计以及与移动终端的交互进行描述。

4.1 技术应用

4.1.1 防摔技术构造

随着电子信息技术的不断发展，从微电子技术基础上发展起来的微机电系统（Microelectro Mechanical Systems，MEMS）传感器具有体积小、质量轻、谐振频率高、响应时间短等优点，与传统的智能传感器相比，不仅体积明显减小，而且频射传感功能显著提升。在传感功能实现过程中，通过MEMS传感器5G网络技术和4.0低功耗蓝牙传输人体数据，以太阳能电热板为电源，可保障传感器全天工作[8]。由于其体积小、质量轻，不会对婴幼儿的活动造成负担。将MEMS惯性传感器嵌入婴幼儿智能可穿戴服装的腰部，设定婴幼儿意外摔倒时身体与地面的最大倾斜角，可以及时在婴幼儿意外摔倒前触发预警，通过移动终端，将意外摔倒信息发送给年轻父母或监护人员。

4.1.2 安全气囊保护装置设计

气囊的启动装置包括手动启动和自动启动。手动启动需要人为启动充气阀，释放微型高压气瓶气体，实现防护功能，这种设置一般应用于救援类服装；自动启动则是由安全气囊传感器接收撞击信号，只要达到特定强度，传感器即产生动作并向电子控制器发出信号，气瓶立即释放气体进行充气[9]。将自动充气的安全气囊安装在婴幼儿服装上，结合MEMS惯性传导器进行控制，可以在婴幼儿意外摔倒后最大限度地减少二次伤害。

4.1.3 与移动终端的交互方式

智能可穿戴服装依托智能交互技术，服装的科技力量来自交互技术的创新。目前，较为成熟且被消费者接受的交互技术主要有蓝牙技术、全球定位系统（GPS）、近场通信（NFC）技术等[10]。婴幼儿智能可穿戴服装是在普通防摔服的基础上结合电子信息技术。考虑到婴幼儿的身体特征、婴幼儿本身不具备自我判断危险的能力以及婴幼儿安全成长需求，应用蓝牙定位、信息传输等方式与移动终端进行交互，满足婴幼儿的成长安全保护需求。

4.2 智能可穿戴设计

在婴幼儿智能可穿戴服装设计中，采用具有较多亲水基团的牛奶纤维，基于打底衫和打底马甲的基本结构造型，采用落肩袖的袖型，在肩部拼接防撞击材料，腰部增加安全气囊装置和MEMS惯性传导器用于检测婴幼儿的活动形态，传输位置等相关信息给监护人或照看人员，避免意外摔倒造成的二次伤害。

5 总结与展望

国内外关于婴幼儿服装设计的研究不再单一地关注外观和面料的舒适度，逐渐向智能化发展。意外摔倒是婴幼儿成长道路上的安全问题，而国内对该方面的研究仍有很大一片空缺。得益于智能芯片、5G网络技术的发展，婴幼儿智能可穿戴服装得到了较多关注，利用MEMS惯性传导器和安全气囊保护装置，结合款式的设计、颜色和面料的选择，能在一定程度上改善婴幼儿意外摔倒这一安全问题。婴幼儿智能可穿戴服装具有良好的发展前景，未来还会有更多智能化技术应用于婴幼儿服装中，更好地满足婴幼儿及其监护人员的需求。